大気中における熱・水蒸気・二酸化炭素輸送の時空間スケール解析

• 研究課題/領域番号: 17560450
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水工水理学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 浅沼 順 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 准教授 (40293261)
• 研究分担者: 大谷 義一 独立行政法人森林総合研究所, 気象環境領域, 気象環境研究領域長 (90353614)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,850千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 150千円); 2007年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: 蒸発散量 / 地表面熱収支 / キャノピー層 / 森林キャノピー / ウェーブレット変換 / 生態水文学 / 土壌呼吸 / 大気境界層 / CO2吸収量

研究概要

本研究の目的は、様々な植生上における蒸発散量、顕熱フラックス、CO2吸収量の時空間スケール(周波数)依存性を明らかにすることにある。最終年度となる本年度は、(独)森林総合研究所富士吉田試験地の赤マツを中心とする森林において行った集中観測から得られたデータの解析を行い、Surface Renewal法と呼ばれる地表面フラックス算定委方法の適用を行った。Surface Renewal法とは、地表面近傍の大気での熱・物資輸送のメカニズムに関する概念的なモデルを、フラックス算定手法として定式化したものである。本年度はこの手法を上記データへ応用する折に必要な、顕熱を輸送する乱流の特徴的な鉛直スケールの表現について、検討を行った。
さらに森林上のデータの解析との比較を目的として、様々な地域の多種多様な地表面上で得られたデータから、熱・水蒸気・二酸化炭素輸送の時空間スケール解析を行った。モンゴルにおける草原・森林の観測データから、蒸発散量、顕熱フラックス、CO2吸収量の年内変動の要因を解析した結果、森林と比較して草原における地表面熱収支およびCO2吸収量が、降水量と降雨後の土壌水分量に大きく依存することが明らかとなった(Li et al, 2007)。チベット高原上における観測データをもとに、境界層対流スケールの対流活動が温度と湿度の変動に影響を与え、ポーエン比法のように両者の相似性(渦拡散係数の同一性)を用いた計測手法の精度を悪くすることを明らかにした(Asanuma et al, 2007)。我が国の水田上における観測データにウェーブレット変換を適用し、乱流とメソスケールの境界域において輸送される顕熱および水蒸気フラックスの性質を明らかにした(Saito et al., 2007)
また、以上の成果について、関連学会(水文水資源学会、農業気象学会)などにおいて研究発表を行った(岩田,ほか、2007a,2007b,齋藤ほか、2007a,2007b,浅沼ほか、2007a,2007b)

研究成果

• [雑誌論文] Temporal and spatial variations in the seasonal patterns of C0_2 flux in boreal, temperate, and tropical forests in east asia (2008)
  • 著者名/発表者名: Saigusa, N., Yamamoto, S., Hirata, R., Ohtani, Y., Ide, R., Asanuma, J., Gamo, M., Hirano, T., Kondo, H., Kosugi, Y., Li, S. -G., Nakai, Y., Takagi, K., Tani, M., and Wang, H.
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. 148 ページ: 700-713
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Spatial distribution of carbon balance in forest ecosystems across east asia (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirata, R., Saigusa, N., Yamamoto, S., Ohtani, Y., Ide, R., Asanuma, J., Gamo, M., Hirano, T., Kondo, H., Kosugi, Y., Nakai, Y., Takagi, K., Tani, M.,and Wang, H.
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. 148 ページ: 761-775
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Temporal and spatial variations in the seasonal patterns of co2 flux inboreal, temperate, and tropical forests in east asia. (2008)
  • 著者名/発表者名: Saigusa, N., Yamamoto S., Hirata R., Ohtani, Y., Ide R., Asanuma, J., Gamo M., Hirano, T., Kondo, H. Kosugi, Y., Li, S-G., Nakai, Y., Takagi, K., Tani, M., and Wang, H
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution of carbon balance in forest ecoststems across east ssia (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirata, R., Saifusa, N., Yamamoto. S., Ohtani, Y., Ide R., Asanuma J., Gamo, M., Hirano, T., Konado, H., Kosugi, Y., Nakai, Y., Takagi, K., Tani, M., and Wang H.
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual-scale transport of sensible heat and water vapor over a short canopy under unstable conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J., and Miyata, A.
  • 雑誌名: Water Resour. Res. 43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Spectral similarity between scalars at very low frequencies in the unstable atmospheric surface layer over the Tibetan plateau (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Tamagawa, I., Ishikawa, H., Ma, Y., Hayashi, T., Qi, Y., and Wang, J.
  • 雑誌名: Boundary-Layer Meteorology 122-1 ページ: 85-103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An overview of the rangelands atmosphere-hydrosphere-biosphere interaction study experiment in northeastern asia(RAISE) (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugita, M., Asanuma, J., Tsujimura, M., Mariko, S., Lu, M., Kimura, F., Azzaya, D., and Adyasuren, T.
  • 雑誌名: J. Hydro. 333 ページ: 3-20
  • NAID: 120007138126
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Measurements of regional sensible heat flux over mongolian grassland using large aperture scintillometer (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J. and Iemoto, K.
  • 雑誌名: J. Hydro. 333 ページ: 58-67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evapotranspiration from a mongolian steppe under grazing and its environmental constraints (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., and Oyunbaatar, D.
  • 雑誌名: J. Hydro. 333 ページ: 133-143
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of irrigation on CO_2 and CH_4 fluxes from mongolian steppe soil (2007)
  • 著者名/発表者名: Mariko, S., Urano, T., and Asanuma, J.
  • 雑誌名: J. Hydro. 333 ページ: 118-123
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dual-scale transport of sensible heat and water vapor over a short canopy under unstable conditions (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J. and Mirata, A.
  • 雑誌名: Water Resour. Res. 43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual-scale transport of sensible heat and water vapor over a short canopy under unstable conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J.
  • 雑誌名: Water Resources Research 印刷中
• [雑誌論文] Measurements of regional sensible heat flux over mongolian grassland using large aperture scintillometer. (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Iemoto, K.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology 333 ページ: 58-67
• [雑誌論文] Evapotranspiration from a Mongolian steppe under grazing and its environmental constraints. (2007)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., Oyunbaatar, D.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology 333 ページ: 133-143
• [雑誌論文] Effects of irrigation on CO_2 and CH_4 Fluxes from Mongolian steppe soil. (2007)
  • 著者名/発表者名: Msriko, S., Urano, T., Asanuma, J.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology 333 ページ: 118-123
• [雑誌論文] Spectral similarity between scalars at very low frequencies in the unstable atmospheric surface layer over the Tibetan plateau. (2007)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Tamagawa, J., Ishikawa, H., Ma, Y., Hayashi, T., Qi, Y., Wang, J.
  • 雑誌名: Boundary-layer Meteorology 122・1 ページ: 85-103
• [雑誌論文] An overview of the rangelands atmosphere-hydrosphere-biosphere interaction study experiment in northeastern asia (RAISE). (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugita, M., Asanuma, J., Tsujimura, M., Mariko, S., Lu, M., Kimura, F., Azzaya, D., Adyasuren, T.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology 333 ページ: 3-20
  • NAID: 120007138126
• [雑誌論文] Energy partitioning and its biophysical controls above a grazing steppe in central Mongolia (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Eugster, W., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., Oyunbaatar, D. and Sugita, M.
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. 137 ページ: 89-106
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Comparison between the response function of CO_2 sensors and its utilization in the correction of the measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: Mizoguchi, Y., Ohtani, Y.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 61-4 ページ: 217-228
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Energy partitioning and its biophysical controls above a grazing steppe in central mongolia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Eugster, W., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., Oyunbaatar, D., Sugita, M.
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 137 ページ: 89-106
• [雑誌論文] モンゴル草原における大口径シンチロメータによる広域顕熱フラックスの観測 (2006)
  • 著者名/発表者名: 浅沼順
  • 雑誌名: 水文水資源学会2006年度研究発表会予稿集
  • NAID: 130004627640
• [雑誌論文] 森林キャノピー付近における運動量・熱・物質の乱流輸送 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記, 浅沼順, 大谷義一, 溝口康子, 安田幸生
  • 雑誌名: 水文水資源学会2006年度研究発表会予稿集
  • NAID: 130004627685
• [雑誌論文] 地表面フラックス観測における低周波変動寄与の考察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 誠, 浅沼 順, 宮田 明
  • 雑誌名: 水文水資源学会2006年度研究発表会予稿集
• [雑誌論文] モンゴル草原における大口径シンチロメータを用いた広域平均フラックスの測定について (2006)
  • 著者名/発表者名: 浅沼順
  • 雑誌名: 農業環境工学関連7学会2006年合同大会講演要旨集
• [雑誌論文] アカマツ林キャノピー直上での乱流構造-観測の概要とSurface renewal method- (2006)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記, 浅沼順, 大谷義一, 溝口康子, 安田幸生
  • 雑誌名: 農業環境工学関連7学会2006年合同大会講演要旨集
• [雑誌論文] 表面フラックスのスケール依存性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 誠, 浅沼 順, 宮田 明
  • 雑誌名: 農業環境工学関連7学会2006年合同大会講演要旨集
• [雑誌論文] Measurements of regional sensible heat flux over mongolian grassland using large aperture scintillometer. (2006)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Iemoto, K.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology (印刷中)
• [雑誌論文] Evapotranspiration from a Mongolian steppe under grazing and its environmental constraints. (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., Oyunbaatar, D.
  • 雑誌名: Journal of Hydrology (印刷中)
• [雑誌論文] Energy partitioning and its biophysical controls above a grazing steppe in central mongolia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Eugster, W., Asanuma, J., Kotani, A., Davaa, G., Oyunbaatar, D., Sugita, M.
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology (印刷中)
• [雑誌論文] Year-round measurements of net ecosystem CO_2 flux over a montane larch forest in Mongolia (2005)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Asanuma, J., Kotani, A., Eugster, W, Davaa, G., Oyunbaatar, D. and Sugita, M.
  • 雑誌名: Journal Geophys. Res.-Atmos 110-10
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Net ecosystem carbon dioxide exchange over grazed steppe in central Mongolia (2005)
  • 著者名/発表者名: Li, S.-G., Asanuma, J., Eugster, W., Kotani, A., Liu, J.-J., Urano, T., Oikawa, T., Davaa, G., Oyunbaatar, D. and Sugita, M.
  • 雑誌名: Global Change Biology 11 ページ: 1941-1955
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Application of bandpass covariance technique to portable flux measurements over Tibetan plateau (2005)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Ishikawa, H., Tamagawa, I., Ma, Y., Hayashi, T., Qi, Y. and Wang, J.
  • 雑誌名: Water Resour. Res. 41-9
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of CO_2 fluxes in cool-temperate coniferous and deciduous broadleaf forests in Japan (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, Y, Saigusa, N., Yamamoto, S., Mizoguchi, T, Watanabe, T., Yasuda, Y. and Murayama, S.
  • 雑誌名: Phyton 45-4 ページ: 73-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] On the measurement of the ecological respiration with eddy correlation-the correction of the friction velocity under intermittent turbulence (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, Y., Watanabe, T., Ohtani, Y., Mizoguchi, Y.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 61-3 ページ: 117-187
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 渦相関法によって生態系呼吸速度を評価する際の問題点-間欠的な乱流状態下での摩擦速度補正について- (2005)
  • 著者名/発表者名: 安田幸生, 渡辺力, 大谷義一, 溝口康子
  • 雑誌名: 農業気象 61・3 ページ: 177-187
  • NAID: 10029869367
• [雑誌論文] Application of bandpass covariance technique to portable flux measurements over Tibetan plateau. (2005)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J., Ishikawa, H., Tamagawa, I., Ma, Y., Hayashi, T., Qi, Y., Wang, J.
  • 雑誌名: Water Resources Research 41・9
• [雑誌論文] Year-round measurements of net ecosystem co2 flux over a montane larch forest in mongolia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Li, S., Asanuma, J., Kotani, A., Eugster, W., Davaa, G., Oyunbaatar, D., Sugita, M.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research, D, Atmospheres 110
• [雑誌論文] Net ecosystem carbon dioxide exchange over grazed steppe in central mongolia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Li, S.G., Asanuma, J., Eugster, W., Kotani, A., Liu, J.-J., Urano, T., Oikawa, T., Davaa, G., Oyunbaatar, D., Sugita, M.
  • 雑誌名: Global Change Biology 11 ページ: 1941-1955
• [雑誌論文] Characteristics of CO2 fluxes in cool-temperate coniferous and deciduous broadleaf forests in Japan. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohtani, Y., Saigusa, N., Yamamoto, S., Mizoguchi, Y., Watanabe, T., Yasuda, Y., Murayama, S.
  • 雑誌名: Phyton 45・4 ページ: 73-80
• [雑誌論文] Synthetic analysis of the CO2 fluxes at various forests in East Asia (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto S., Saigusa N., Murayama S., Gamo M., Ohtani Y., Kosugi Y., Tani M.
  • 雑誌名: Plant Responses to Air pollution and Global Change (Omasa K., Nouchi I., De Kok L.J.(Eds.))(Springer) ページ: 215-225
• [雑誌論文] 小型CO2センサの応答特性比較およびその特性を考慮した出力値の補正法 (2005)
  • 著者名/発表者名: 溝口康子, 大谷義一
  • 雑誌名: 農業気象 61・4 ページ: 217-228
• [雑誌論文] Low Frequency Contributions to Heat, Water Vapor and Carbon Dioxide Fluxes Measured over Boreal Forest and Rice Paddy Field in Japan (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Saito, J.Asanuma, A.Miyata
  • 雑誌名: Proc.International Conf.Research Highlights and Vanguad Tech.on Env.Eng.in Agricul.Systems
• [雑誌論文] Eddy Covariance Calculation Revisited with Wavelet Cospectra
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J.
  • 雑誌名: SOLA (in press)
  • NAID: 130004448450
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Vertical length scale of transporting eddies for sensible heat in the unstable roughness sublayer over a forest canopy
  • 著者名/発表者名: Iwata, H ; Asanuma, J., Ohtani. Y., Mizoguchi, Y., Yasuda Y.
  • 雑誌名: Agri. and Forest Meteo. (in press)
  • NAID: 10025613886
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 昼間の森林上粗度層における顕熱フラックスのsurface renewal解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩田拓記、浅沼順、大谷義一、溝口康子、安田幸生
  • 学会等名: 農業環境工学関連学会2007年合同大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2007-09-05
• [学会発表] Surface renewal analysis of sensible heat flux at daytime canopy sublayer over forest (2007)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Asanuma, J., Ohtani, Y., Mizoguthi, Y, Yasuda, Y.
  • 学会等名: Joint Meeting on Environmental Engineering in Agriculture 2007
  • 発表場所: Tokyo University of Agriculture and Technology
  • 年月日: 2007-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Large-scale transport of sensible heat and water vapor over a short canopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J., Miyata, A.
  • 学会等名: AsiaFlux Workshop 2006
  • 発表場所: Thailand
  • 年月日: 2006-11-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Measurements of regionally-averaged surface fluxes using large aperture scintillometer over Mongolian grassland (2006)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J.
  • 学会等名: Joint Meeting on Environmental Engineering in Agriculture 2006
  • 発表場所: Hokkaido University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Scale dependence of surface heat flux (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J., Miyata, A
  • 学会等名: Joint Meeting on Environmental Engineering in Agriculture 2006
  • 発表場所: Hokkaido University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Turbulence structure over pine forest-measurements and application of surface renewal method (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Asanuma, J., Ohtani, Y., Mizoguchi, Y., Yasuda, Y.
  • 学会等名: Joint Meeting on Environmental Engineering in Agriculture 2006
  • 発表場所: Hokkaido University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Measurements of regionally-averaged surface sensible flux with large aperture scintillometer over Mongolian grassland (2006)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J.
  • 学会等名: Annual Confrence of Japan Society of Hydrology & Water Resources 2006
  • 発表場所: Okayama University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] On the contribution of very low frequency variability on the observed surface fluxes (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J., Miyata, A.
  • 学会等名: Annual Confrence of Japan Society of Hydrology & Water Resources 2006
  • 発表場所: Okayama University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Turbulence exchange of momentum, heat and mass at the forest canopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Iwata, H., Asanuma, J., Ohtani, Y., Mizoguchi, Y., Yasuda, Y.
  • 学会等名: Annual Confrence of Japan Society of Hydrology & Water Resources 2006
  • 発表場所: Okayama University
  • 年月日: 2006-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Relevance of wavelet analysis to the surface flux measurements (2005)
  • 著者名/発表者名: Asanuma, J.
  • 学会等名: Joint Meeting on Environmental Engineering in Agriculture 2005
  • 発表場所: Kanazawa University
  • 年月日: 2005-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Low Frequency Contributions to Heat, Water Vapor and Carbon Dioxide Fluxes Measured over Boreal Forest and Rice Paddy Field in Japan (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Saito, J. Asanuma, and A Miyata
  • 学会等名: International Conference on Research Highlights and Vanguard Technology on Environmental Engineering in Agricultural Systems
  • 発表場所: Kanazawa
  • 年月日: 2005-09-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] An time-scale analysis of the land-atmosphere interaction at Mongolian grassland (2005)
  • 著者名/発表者名: Asanum, J., Li, S-G.
  • 学会等名: Annual Confrence of Japan Society of Hydrology & Water Resources 2005
  • 発表場所: University of Tsukuba
  • 年月日: 2005-07-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] On the contribution of very low frequency modes on the measured surface fluxes (2005)
  • 著者名/発表者名: Saito, M., Asanuma, J., Miyata, A.
  • 学会等名: Annual Confrence of Japan Society of Hydrology & Water Resources 2005
  • 発表場所: University of Tsukuba
  • 年月日: 2005-07-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Scintillometer measurements of Regional Sensible Heat Flux at Kherlen Bayan-Ulaan (2005)
  • 著者名/発表者名: J. Asanuma, Iemoto, K.
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Terrestrial and Climate Change in Mongolia
  • 発表場所: Mongolia
  • 年月日: 2005-07-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より